CURSO TPICOS EN BIOLOGA

Clase: Biotecnologa aplicada a plantas

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLGICAS

EAP de GENTICA Y BIOTECNOLOGA

Dr. Jaime R. Snchez Venegas

AO LECTIVO 2015-I

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ORIGEN DE LA DOMESTICACIN DE CULTIVOS

La biotecnologa en plantas nace desde tiempos antiguos,cuando el hombre hace la domesticacin de cultivos con la

seleccin artificial de plantas alimenticias desde aproximadamente

~ 9000 BP.

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(BP: aos antes del presente)

La domesticacin de cultivos se extendi hasta la formacin de la

Revolucin Verde originado entre los aos 40 70,impulsndose el monocultivo de variedades mejoradas de maz,

trigo y otros granos, aplicando fertilizantes y plaguicidas.

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Incremento en la produccin de

alimentos y sus derivados

Dr. Norman BorlaugPremio Nobel de la Paz 1970

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La produccin de cultivos fue afectado por el uso indiscriminado

de pesticidas, creando resistencia en los insectos y gusanos. Por

otro lado el uso de fertilizantes qumicos y herbicidas erosion los

terrenos de cultivo. A esto se suma los factores ambientales como

heladas, salinidad, toxicidad, etc.

Para superar estos problemas se esta usando tecnologas

modernas Biotecnologa moderna aplicada a plantas

Cmo ?

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BIOTECNOLOGA VERDEAPLICACIONES DE

LA BIOTECNOLOGA

SECTOR AGROPECUARIO

AGRO AGRICULTURA PECUARIO GANADERA

APLICACIONES MAS IMPACTANTES DE LA BIOTECNOLOGA

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Manipulacin de plantas y partes de la planta para

usos prcticos, obtenindose:

Cultivo de alimentos mejorados

- Rendimientos ms altos

- Una mejor nutricin

- Tolerancias ambientales

Mejor produccin de molculas de valor.

Produccin de nuevas molculas.

Qu es la Biotecnologa Aplicada a Plantas?

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TECNOLOGAS MODERNAS

INGENIERA GENTICA O TECNOLOGA DEL ADN RECOMBINANTE

CONJUNTO DE TCNICAS USADAS PARA MANIPULAR LA COMPOSICIN GENTICA DE LAS CLULAS Y MOVER GENES

ENTRE ESPECIES PARA PRODUCIR NUEVOS ORGANISMOS

OBTENER NUEVAS VENTAJAS SOBRE EL ORGANISMO NATURAL

AISLAR GENES, MODIFICARLOS, INTRODUCIR A NUEVOS HOSPEDEROS Y CLONARLOS

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TCNICAS DE INGENIERA GENTICA O ADNr

MANIPULACIN GNICA EN PLANTAS

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1- Construccin de un plsmidocon un gen de inters.

2- Incorporacin del gen deinters dentro del cromosomavegetal.

3- Seleccin de plntulastransformadas (placas de Petri).

4- Propagacin de la plntulastransgnica por cultivo detejidos.

5- Transferencia de plntulastransgnicas al invernadero.

6- Cultivo de la planta enterreno.

TRANSFERENCIA DE GENES A UNA PLANTA USANDO Agrobacterium tumefasciens

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Genes onc

El plsmido Ti o T-DNA deA. tumefasciens contiene

genes (onc) que provocan

una mayor produccin de

hormonas de crecimiento

con la formacin del tumor

o agalla en la planta.

Estos genes onc delplsmido T-DNA son

reemplazados por genes deinters, para que la plantalo aproveche, en vez de

formar tumores

TRANSFERENCIA DE GENES A UNA PLANTA USANDO Agrobacterium tumefasciens

El plsmido Ti o T-DNA deA. tumefasciens contiene

genes (onc) que provocan

una mayor produccin de

hormonas de crecimiento

con la formacin del tumor

o agalla en la planta.

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Estos genes onc delplsmido T-DNA son

reemplazados por genes deinters, para que la plantalo aproveche, en vez de

formar tumores

No se forma

Prolifera los genes

de inters. No se

forma tumores en

la zona de la lesin

Durante la transformacin de la planta se introduce

cassetts de secuencias nucleotdicas previamentedesarrollados en el laboratorio que portan el gen de

inters.

SI P GI T SI

SI: Secuencia de Insercin en el plsmido Ti o T-DNA.

P: Secuencia del Promotor, induce la expresin del gen de inters.

GI: Secuencia del Gen de Inters a expresarse.

T: Secuencia de Terminacin de la expresin.

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Cassett

TRANSFERENCIA DE GENES: USANDO GENE GUN (pistola de genes)

Mtodo inventado por John C. Sanford et al en la Universidad de

Cornell USA. Biolistic Particle Delivery System. Impulsa

partculas de oro o tungteno cubiertas con DNA manipulado que

lleva el gen de inters.

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Gene Gun manual para aplicar cassetts con el gen de

inters, directamente a la planta.

Transferencia de genes por mtodo biobalstica o biolstica

Gene Gun

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CULTIVO DE TEJIDOS DE PLANTAS

Despus de obtener plantas o partes de una planta

transformada (transgnicas o genticamente modificados),

se requiere realizar cultivo de tejidos para regenerar y

propagar plantas transgnicas.

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MODELOS BIOLGICOS USADOS EN BIOTECNOLOGA DE PLANTAS

Arabidopsis thaliana

- Ciclo de vida corto (6-8

semanas).

- Tiene genoma corto y

secuenciado (130 Mb).

- Fcil de manipular en el

laboratorio.

Es como el ratn de laboratorio en plantas

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OTRAS PLANTAS USADAS COMO MODELOS BIOLGICOS DE ESTUDIO

Orysa sativa

(Arroz)

Nicotiana tabacum

(Tabaco)

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PLANTAS TRANSGNICAS DE ARROZ

Arroz con enzima lactoferrina de leche humana.

Arroz dorado con caroteno (pro-vitamina A).

Arroz fortificado con un gen de la ferritina.

Arroz con aminocidos esenciales.

Arroz tolerante a diferentes condiciones ambientales:

- Altos niveles de salinidad

- Sequa

- Fro (helada)

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Dr. Ingo Potrykus y Dr. Peter Meyer son los

investigadores que hicieron el arroz dorado que

produce vitamina A.

ARROZ DORADO CON -caroteno

Dr. Ingo Potrykus Arroz dorado

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Arroz natural

Son plantas con toxinas Cry de Bacillus thuringiensis

PLANTAS RESISTENTES A PLAGAS (insectos)

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Gen Bt confiere resistencia a insectos en cultivos.

Bacillus thuringiensis (Bt).Bacteria que habita en el suelo y que se utiliza comnmente como

una alternativa biolgica al pesticida, por la toxina Cry que esanti-insecticida para polillas, mariposas, moscas, mosquitos,

chinches y tambin acta en gusanos.

Maz GMO Maz natural

TECNOLOGA Bt

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Otros cultivos: soya Bt, patata Bt, algodn Bt, etc.

Cultivo de Maz Bt, resistente a plagas

Maz BtMaz Bt MazMaz

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Cultivos de Soya Bt, resistentes a plagas

Soya Bt Soya

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Algodn Bt resistente a gusanos

Algodn con gusanos

Algodn Bt

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Algodn Bt resistente a insectos

Algodn Bt

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Algodn

PLANTAS TRANSGNICAS RELACIONADAS CON EL AMBIENTE

Plantas resistentes a herbicidas, como el glifosfato.

Plantas tolerantes al frio (heladas).

Plantas tolerantes a altas concentraciones de sal.

Plantas resistentes al mercurio, cadmio, arsnico y

otros metales pesados.

Plantas tolerantes a radiaciones UV y alta

luminosidad.

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Tolerancia a la sal

PLANTAS RESISTENTES AL MEDIO AMBIENTE

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Tolerancia al fri

Transgnico

Resistencia

al mercurio

y al cadmio

Transgnico

Transgnico

Cadmio (250 M)

Cadmio (400 M)

Silvestre

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Per

libre de cultivos

transgnicos

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CCIT, anuncia que presentar un anteproyecto al Congreso de la Repblica para levantar la moratoria al ingreso y produccin de OVM a nivel nacional para el maz y algodn.

ETAPAS DE PLANTAS TRANSGNICAS

Primera generacin: tolerancia a herbicidas,

resistencia a insectos, etc.

Segunda generacin: productos farmacuticos,

nutricin, etc.

Tercera generacin: fitorremediacin, detectores,

etc.

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PLANTAS BIOFARMACETICAS

Produccin de protenas humana, vacunas, anticuerpos, etc.

Se usa plantas

porque son mas

econmicas y

tienen el

mecanismo de

modificacin

postraduccional

que no tienen

las bacterias.

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Plantas transgnicas que transforman contaminantes peligrosos del medio

ambiente en sustancias inocuas.

Fitoestabilizacin: plantas queinmovilizan los metales en el suelo por

absorcin o adsorcin en las races. Los

contaminantes permanecen retenidos

bajo la superficie del suelo.

Fitoextraccin: plantas tolerantescapaces de absorber los metales desde

el suelo y acumularlos en su biomasa

area (hojas y tallos). Posteriormente,

esta biomasa es cosechada, incinerada

y tratada como residuo peligroso.

PLANTAS USADAS EN FITORREMEDIACIN

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GENES ANTISENTIDO

En tomates cosechados, la

enzima poligalacturonasa

degrada las pectinas

(componentes esenciales de

muchas frutas)

Consecuencia de la degradacin

de las pectinas, se produce el

reblandecimiento del fruto y

deterioro en su aroma y sabor.

El gen insertado en antisentido,

bloquea la expresin de la

poligalacturonasa evitando el

reblandecimiento del fruto.

Tomate de larga vida.

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Los genes antisentido no inducen

la expresin de una protena

nueva, pero si evitan la

produccin de la protena en la

planta.

Por el mismo sistema podra

evitarse o reducirse:

El pardeamiento enzimtico.

La produccin de etileno en la

maduracin de frutas

El lagrimeo inducido por la

cebolla.

Otras alteraciones producidas

por enzimas.

MEJORAMIENTO DE PRODUCTOS AGRARIOS

Incremento de la produccin de cosechas y

disminucin del uso de herbicidas.

Beneficio de los agricultores y de la sociedad.

Obtencin de productos con menos contaminantes

agroqumicos y de mejor calidad.

Mejoramiento en el tamao, valor nutritivo y

extensin de vida de las plantas.

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GRACIAS POR SU ATENCIN

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